基于PC40EE25的開(kāi)關(guān)隔離電源設計

引言

　　根據《太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統研制技術(shù)協(xié)議》的規定， 接入太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統的電池陣列在最強光照的情況下的開(kāi)路電壓將不能超過(guò)750 V，最低不低于120 V。本文介紹的開(kāi)關(guān)電源就是在120～750 V的輸入電壓范圍內能穩定地輸出， 從而使太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統能在協(xié)議規定的輸入范圍內穩定地為低壓控制器、IGBT驅動(dòng)器以及LCD供電， 并使系統可靠地工作。

　　1 電路拓撲

　　本設計的電路拓撲結構如圖1所示， 圖中，當VT1和VT2同時(shí)導通時(shí)， DC電源和變壓器初級組成回路， 變壓器初級的電流上升， 變壓器的磁通密度從初始的剩余磁通Br上升到峰值Bw， 并將能量存儲在變壓器中， 這時(shí)， 由于次級的二極管VD3的截止作用， 使得變壓器不能向次級傳送能量； 而當VT1和VT2同時(shí)關(guān)斷的時(shí)候， 由于反激的作用， 變壓器初級的電壓反向， 鉗位二極管VD1和VD2導通， 以把原邊繞組的反激電壓和開(kāi)關(guān)管上的電壓鉗制在電源電壓Vdc。此時(shí)， 存儲在變壓器的能量一部分向副邊傳遞， 另一部分通過(guò)鉗位二極管返回給電容C1和C2。因而在反激時(shí)間內， 變壓器的磁通密度從峰值Bw下降到剩余磁通Br。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間， VT1和VT2又同時(shí)開(kāi)通，以進(jìn)入下一個(gè)周期。整個(gè)電路通過(guò)連續地開(kāi)關(guān)VT1和VT2， 就可以得到穩定的直流輸出。

圖1 雙管反激式拓撲結構

　　由于實(shí)際電路的分布參數以及開(kāi)關(guān)管VT1和VT2的屬性并非完全相同， 所以， VT1和VT2不是完全同時(shí)開(kāi)關(guān)。當VT1先關(guān)斷時(shí)， 變壓器初級T1、VT2和VD2組成回路續流， 而當VT2關(guān)斷時(shí)，變壓器儲存的能量將向次級傳送； 同理， 當VT2先關(guān)斷， 變壓器初級T1、VT1和VD1將組成回路續流， 并當VT1關(guān)斷時(shí)， 變壓器存儲的能量向次級傳送。

　　與一般采用單管加控制芯片的開(kāi)關(guān)電源不同的是， 本設計采用了上下兩個(gè)MOSFET， 這樣做的目的一是可以降低每個(gè)開(kāi)關(guān)管上承受的電壓，二是兩個(gè)開(kāi)關(guān)管不需要采用兩個(gè)控制芯片來(lái)控制， 而只用一個(gè)PWM波就可以實(shí)現兩個(gè)開(kāi)關(guān)管的同時(shí)開(kāi)通和關(guān)斷。

　　圖2所示是本設計的主電路圖， 圖中， D1和D2主要防止由于反激電壓串入DC電源引起DC電壓波動(dòng)， R1和R2取值相同， C1和C2的容值屬性均相同， 這樣一方面可以平衡C1和C2上的電壓，另一方面可以降低C1的C2的耐壓。VT1和VT2共用一個(gè)驅動(dòng)信號， 故可實(shí)現同時(shí)開(kāi)通和關(guān)斷。R3為采樣電阻， 該主電路采用的是峰值電流控制模式。VT4的作用主要是外加保護。輔助繞組的設計主要是為控制電路供電。次級整流二極管后加π型濾波器的效果要比只用電容濾波更好， R4為假負載， 主要是防止開(kāi)關(guān)電源的空載。R5， R6，tl431， pc817和R7共同組成反饋電路。

圖2 主電路圖